三峽庫區(qū)消落帶分析詳解

（優(yōu)選）三峽庫區(qū)消落帶分析目前一頁\總數(shù)二十三頁\編于二十點(diǎn)一、三峽庫區(qū)消落帶概況三峽水庫消落帶是因水庫調(diào)度引起水庫水位變動而使庫區(qū)周圍土地周期性地出露于水面形成垂直高差為30m的一段濕地生態(tài)系統(tǒng)統(tǒng)和陸生生態(tài)系統(tǒng)交替控制的過渡地帶。它是水、陸生態(tài)系統(tǒng)物質(zhì)轉(zhuǎn)換的活躍地帶，是典型的生態(tài)脆弱區(qū)，其面積大約為348.97km2。由于此區(qū)面積大，每年周期性的水位漲落而使水土流失加劇，三峽水庫是年調(diào)節(jié)水庫，水位消落期為1個(gè)月，漲落范圍在145~175m之間。短時(shí)間內(nèi)的水位漲落變化使消落帶產(chǎn)生較為強(qiáng)烈的土壤侵蝕。目前二頁\總數(shù)二十三頁\編于二十點(diǎn)目前三頁\總數(shù)二十三頁\編于二十點(diǎn)二、消落帶土壤侵蝕類型

按照產(chǎn)生的力學(xué)機(jī)理及侵蝕程度，消落帶土壤侵蝕可歸納為水力侵蝕和重力侵蝕兩種類型，其中水力侵蝕主要形式為波浪侵蝕和降雨侵蝕，重力侵蝕主要形式為崩塌和滑坡，而波浪侵蝕和崩塌最為突出。水力侵蝕波浪侵蝕波浪侵蝕包括浪蝕作用、波浪及岸邊流的搬運(yùn)作用，波浪侵蝕是消落帶庫岸侵蝕的主要形式。波浪侵蝕的作用方式：層蝕、舔蝕和淘蝕層蝕：其作用方式和侵蝕量與波浪的作用方向和強(qiáng)度有很大關(guān)系當(dāng)較強(qiáng)波浪的作用方向與坡向垂直或接近垂直時(shí)土層往往被成層剝蝕而產(chǎn)生層蝕。舔蝕：因微風(fēng)形成的輕波浪作用而產(chǎn)生沖刷掉的泥沙被逐級向下運(yùn)移，舔蝕的總侵蝕強(qiáng)度很大，是波浪侵蝕最主要的作用方式。淘蝕：當(dāng)較強(qiáng)風(fēng)浪的作用方向與坡向斜交時(shí)則產(chǎn)生淘蝕，且極易形成浪蝕洞。在風(fēng)浪不斷沖擊下，浪蝕洞不斷擴(kuò)大并坍塌，坍塌物隨之被碎浪的回流帶入庫中。目前四頁\總數(shù)二十三頁\編于二十點(diǎn)波浪形成及浪蝕岸坡目前五頁\總數(shù)二十三頁\編于二十點(diǎn)

波浪侵蝕發(fā)生時(shí)期波浪侵蝕貫穿三峽水庫整個(gè)水位漲落周期，在不同水位的水陸交界面廣泛分布。在水位線附近坡面均有程度不等的波浪侵蝕發(fā)生，尤其發(fā)生在土質(zhì)消落帶的陡坡、灘坡和平緩旱地的坡面上。此外，在有上覆薄土層的峭壁消落帶，上覆薄土層很快被涌浪剝蝕掉，此后波浪侵蝕作用趨于減小。而在平壩或臺階地（水田、旱田、或臺地），波浪侵蝕僅發(fā)生在田坎部位。降雨侵蝕由于三峽庫區(qū)消落帶地勢陡峭和水庫調(diào)蓄運(yùn)行及自然條件等原因，水庫邊緣植被往往容易遭受破壞，植被的消失使土壤有機(jī)質(zhì)迅速分解而缺乏補(bǔ)給，良好的土壤結(jié)構(gòu)即遭破壞，抗蝕性能減弱，在降雨和坡面水流作用下，極易發(fā)生土壤侵蝕。目前六頁\總數(shù)二十三頁\編于二十點(diǎn)降雨侵蝕發(fā)生時(shí)期降雨徑流侵蝕主要發(fā)生在消落帶成陸初期，此時(shí)正處于水熱資源豐富的夏秋季節(jié)，消落帶植被由于淹水消亡而不能及時(shí)恢復(fù)，加之涌浪侵蝕對土壤結(jié)構(gòu)的破壞，在降雨和坡面徑流的作用下，極易發(fā)生土壤侵蝕，但隨著消落帶自然植被的逐漸恢復(fù)，地表覆被增加，降雨徑流侵蝕的作用越來越弱。消落帶成陸期坡面水流侵蝕目前七頁\總數(shù)二十三頁\編于二十點(diǎn)重力侵蝕崩塌消落帶岸坡持續(xù)高水位，岸坡巖土體含水量因浸泡飽和，使容重加大、抗剪強(qiáng)度降低而引起土體軟化、崩解以至坍滑；又因水面展寬后，風(fēng)浪增大，在波浪和水流的侵蝕、沖擊和淘刷作用下，岸坡在水位變動區(qū)內(nèi)由表及里出現(xiàn)漸變的破壞。其顯著特點(diǎn)是垂直位移大于水平位移，并與土體的自重直接相關(guān)，其分布范圍大，涉及岸線長。按照土質(zhì)庫岸發(fā)生塌岸的變形破壞特征，可將庫岸崩塌類型概括為坍塌后退型、沖刷浪坎型和塌陷型３種主要類型目前八頁\總數(shù)二十三頁\編于二十點(diǎn)沖刷浪坎型：在水流沖刷、浪蝕等作用下，小范圍的岸坡土體自水邊處產(chǎn)生較小的破壞，隨著水位及波浪的下移又會對下級水邊土體產(chǎn)生類似的破壞，最終表現(xiàn)為階梯斜坡狀。坍塌后退型：在水流沖刷、側(cè)蝕作用下，坡腳先掏蝕成凹槽狀，并在岸坡重力、地下水外滲及自身組成的裂縫等結(jié)構(gòu)面的組合作用下，發(fā)生條帶狀或窩狀的座落、傾倒型的垂直移動。塌陷型：在自重力和地下水靜、動水壓的作用下，岸坡土體因下伏空洞或局部凹陷而引起周圍土體由四周向中心塌陷的一種破壞形式，這種形式在長江中下游干流河段出現(xiàn)的幾率很小，一般在灰?guī)r存在的河段有分布。目前九頁\總數(shù)二十三頁\編于二十點(diǎn)重力侵蝕發(fā)生時(shí)期崩塌主要發(fā)生在三峽水庫退水期，蓄水時(shí)庫岸土體含水量達(dá)到飽和，而庫水位驟降將引發(fā)土壤水的劇烈變化，使消落帶巖土體減荷，特別容易發(fā)生崩落。

坍塌后退型崩塌目前十頁\總數(shù)二十三頁\編于二十點(diǎn)

滑坡滑坡的形成是在漫長的地質(zhì)歷史進(jìn)程中，地殼內(nèi)外營力相互作用的結(jié)果，在短期內(nèi)不會被某一單純的因素所左右，一般需經(jīng)過緩慢漸進(jìn)的過程才能逐漸形成其失穩(wěn)的條件，因而消落帶滑坡雖然潛在發(fā)生幾率大，，但往往是緩慢的漸變過程，突發(fā)性滑坡較少，主要以滑坡體在水動力條件改變下的蠕滑為主，伴隨滑坡體前緣的不斷崩塌和后退。形成因素庫水位上作用，降低了其抗升后，古滑坡地下水的水位也隨之上升，從而增加了對古滑坡的浮托滑力。由于地下水和庫水的長期浸泡，滑帶土被軟化、泥化，抗剪強(qiáng)度大大降低，水庫蓄水后，由于水位抬升和長期浸泡，滑移面受水的浸潤，引起滑動面或軟弱結(jié)構(gòu)面的力學(xué)性質(zhì)弱化，巖土抗剪強(qiáng)度降低，庫水位驟然下降產(chǎn)生的超孔隙水壓力又增加了滑坡的重量。紫色泥巖和頁巖形成的軟巖斜坡穩(wěn)定性本來就差，庫水浸泡會使泥巖、頁巖的穩(wěn)定性進(jìn)一步降低，將加劇滑坡的產(chǎn)生。目前十一頁\總數(shù)二十三頁\編于二十點(diǎn)三、消落帶土壤侵蝕分布特點(diǎn)及強(qiáng)度土壤侵蝕分布特點(diǎn)1.三峽水庫干流消落帶土壤侵蝕嚴(yán)重，土壤侵蝕面積分布較大，而庫灣消落帶受波浪影響較小，土壤侵蝕程度較輕，分布面積少。2.消落帶土壤侵蝕程度受水位停留時(shí)間的影響，在低水位線（145～150ｍ）附近土壤侵蝕最為強(qiáng)烈。目前十二頁\總數(shù)二十三頁\編于二十點(diǎn)3、＞５°的消落帶土質(zhì)岸坡土壤侵蝕強(qiáng)烈，分布面積較廣，而在平壩或臺階地上，土壤侵蝕一般只發(fā)生在田坎、陡坎部位。4、居民點(diǎn)附近的消落帶人類活動頻繁，退水后多被農(nóng)民自發(fā)利用種植旱農(nóng)或經(jīng)濟(jì)作物，水土保持耕作措施未跟上，植被反復(fù)破壞，加劇了土壤侵蝕的發(fā)生。一般退水后自然恢復(fù)的草本植物覆蓋較好，土壤侵蝕相對較輕。目前十三頁\總數(shù)二十三頁\編于二十點(diǎn)侵蝕強(qiáng)度t·hm－

2·a－

1面積萬hm2面積比例%平均侵蝕模數(shù)t·hm－

2·a－

1土壤侵蝕量萬t·a－

1侵蝕量比例%微度(＜

5)190.3833.031.47280.541.53輕度(5～

25)178.0930.9013.102332.3812.71中度(25～

50)90.1415.6436.013245.8717.69強(qiáng)烈(50～

80)54.029.3763.263417.1618.63極強(qiáng)烈(80～

150)45.507.89106.794859.3826.49劇烈(＞

150)18.243.17230.824211.2522.95表1三峽庫區(qū)不同侵蝕強(qiáng)度的土壤侵蝕量目前十四頁\總數(shù)二十三頁\編于二十點(diǎn)土壤侵蝕強(qiáng)度

根據(jù)表1統(tǒng)計(jì)，各侵蝕強(qiáng)度的面積大小依次為微度＞輕度＞中度＞強(qiáng)烈＞極強(qiáng)烈＞劇烈，分別占庫區(qū)總面積33.03%、30.90%、15.64%、9.37%、7.89%、3.17%。由表1可看出，盡管強(qiáng)烈以上侵蝕面僅占庫區(qū)總面積的20.43%，但其土壤侵蝕量比例卻為68.07%，其中劇烈等級的平均侵蝕模數(shù)高達(dá)230.82t/(hm2·a)，遠(yuǎn)高于當(dāng)?shù)厝菰S土壤流失標(biāo)準(zhǔn)5t/(hm2·a)。說明局部地區(qū)的水土流失仍較嚴(yán)重，有待加強(qiáng)治理。由圖1可見，極強(qiáng)度侵蝕、劇烈侵蝕主要發(fā)生在庫區(qū)中部

的高山峽谷區(qū);因此，今后應(yīng)加強(qiáng)對上述區(qū)域的水土流失治理和防治。根據(jù)國家土壤侵蝕強(qiáng)度分級標(biāo)準(zhǔn)：南方紅壤丘陵區(qū)和西南土石山區(qū)的平均土壤侵蝕強(qiáng)度介于8000t·km-2·a-1～15000t·km-2·a-1之間時(shí)即屬于極強(qiáng)度水土流失，而消落帶裸地經(jīng)4次降雨后每平方公里土壤侵蝕量已達(dá)到13527t，可見，消落帶裸地土壤侵蝕等級屬于極強(qiáng)度或者劇烈，消落帶裸地的水土流失已經(jīng)相當(dāng)嚴(yán)重。目前十五頁\總數(shù)二十三頁\編于二十點(diǎn)圖1三峽庫區(qū)土壤侵蝕強(qiáng)度空間分布目前十六頁\總數(shù)二十三頁\編于二十點(diǎn)四、消落帶土壤侵蝕因子分析消落帶土壤侵蝕產(chǎn)生的原因復(fù)雜多樣，內(nèi)因主要有岸坡形態(tài)、物質(zhì)組成、地質(zhì)構(gòu)造等區(qū)域自然條件因素，外因主要有降雨、水位漲落、波浪、重力和人類活動等因素。氣候特征消落帶具有河谷氣候的特點(diǎn)，是庫區(qū)年熱量條件最好的區(qū)域。在成陸期間，消落帶具有典型的亞熱帶氣候特征：光照強(qiáng)，熱量多，雨水足。消落帶成陸以后，在暴雨和高溫的作用下，巖土體含水量發(fā)生飽和－不飽和－飽和的快速變化，其內(nèi)部應(yīng)力及理化特性發(fā)生明顯改變，凝聚力和抗剪力大幅度下降，加之地表植被因?yàn)橹芷谛匝蜎]被反復(fù)破壞，生態(tài)功能大幅度下降，成陸初期不易恢復(fù)，更容易遭受降雨濺蝕和徑流沖刷。目前十七頁\總數(shù)二十三頁\編于二十點(diǎn)2、地形地貌長江三峽庫區(qū)處于中國三大地貌階梯的第二階梯東緣，奉節(jié)以東地區(qū)以中山、低山和峽谷為主，岸坡坡度一般較陡，局部近直立，河谷地區(qū)斷續(xù)分布?xì)埩綦A地；奉節(jié)以西地區(qū)屬川東山地，以低山丘陵和谷地為主，河谷比較開闊，沿江斷續(xù)分布有５～６級階地。此外，三峽庫區(qū)層狀地貌明顯，地質(zhì)災(zāi)害頻繁，庫岸沿線崩滑體和塌岸分布廣、密度大，大多數(shù)處于不穩(wěn)定狀態(tài)。坡度直接影響徑流沖刷和波浪淘蝕的能力，消落帶地形坡度以15。以上坡度為主，其次為7?！?5。致使消落帶存在土壤侵蝕的潛在危險(xiǎn)。3、土壤因素消落帶基巖類型主要為紫色巖、碳酸鹽巖和石炭系等地層的泥盆，紫色巖巖性松軟，透水性強(qiáng)，巖石風(fēng)化快，在高溫多雨、周期性干濕交替以及庫水侵蝕作用下，加速其風(fēng)化過程，從而擴(kuò)大了巖石風(fēng)化的厚度，促進(jìn)巖石分解，穩(wěn)定性進(jìn)一步降低，岸坡易形成崩塌和滑坡；碳酸鹽巖對侵蝕的承載力很低，在坡度稍大的消落帶，在水動力條件下具有崩塌和滑坡隱患，同時(shí)此類巖石風(fēng)化成土過程較慢，原有土壤流失后，常導(dǎo)致消落帶石質(zhì)化和礫石化。目前十八頁\總數(shù)二十三頁\編于二十點(diǎn)消落帶土壤類型和分布受到母巖的控制，分布相對集中：河流階地、丘陵谷地和盆地土壤以沖積土、紫色土和水稻土為主；山地土壤主要是石灰土和以砂泥巖為母質(zhì)的沙礫石，天然河漫灘上主要分布礫石裸地和沙灘。石灰土一般質(zhì)地黏重，透水性差，易產(chǎn)生地表徑流；而在紫色砂泥巖地區(qū)發(fā)育的紫色土結(jié)構(gòu)水穩(wěn)性很差，遇水極易分散、崩解，為易蝕性土壤，且土層淺薄，耕作層以下即為母巖層，土壤容蓄水量少，徑流系數(shù)高，當(dāng)?shù)孛嬷脖黄茐暮笸寥狼治g強(qiáng)烈。4、水庫水位漲落三峽水庫水位變化使消落帶坡體內(nèi)的地下水位發(fā)生升降變化，產(chǎn)生靜水壓力和動水壓力，增加消落帶土體荷載，濕化、軟化消落帶土體，容易發(fā)生崩塌、滑坡等重力侵蝕。此外，由于庫水周期性反復(fù)升降，使消落帶生境發(fā)生質(zhì)變，原有陸地生態(tài)系統(tǒng)消失，短時(shí)間內(nèi)難以恢復(fù)，巖土體直接出露地表，而水庫消落帶的成陸期與庫區(qū)夏半年的光熱雨資源集中期基本同步，使其更易遭受降雨侵蝕和徑流沖刷的危害。目前十九頁\總數(shù)二十三頁\編于二十點(diǎn)5、船行波及風(fēng)浪消落帶區(qū)域土壤侵蝕的主要原因是輪船、風(fēng)以及其他因素造成的水面涌浪對岸坡的侵蝕。波浪對庫岸的破壞作用包括以下幾方面：波浪拍擊岸坡，使岸坡巖土體松動，甚至被波浪卷走。波浪淘刷土體中的土粒，使岸坡巖土松動失穩(wěn)。涌浪作用將水灌入巖土體縫隙內(nèi)，當(dāng)波浪退卻后滯留水在巖土體底部起頂托作用，使巖土體松動滑落，同時(shí)灌入縫隙內(nèi)的水浸泡巖土體，降低邊坡穩(wěn)定性。6、人類活動受利益驅(qū)動，人們會自發(fā)地?zé)o序開墾和不合理利用消落帶土地，導(dǎo)致水土、養(yǎng)分等的流失，這將會嚴(yán)重地破壞消落帶的生態(tài)環(huán)境，對三峽水庫的水質(zhì)、泥沙淤積、庫岸防護(hù)產(chǎn)生重大影響；另一方面，長江三峽河段是重要的交通航道，三峽工程建成后航運(yùn)量還會顯著增加，每天數(shù)百艘過往的船只形成大小不等的涌浪沖擊、淘刷岸坡。目前二十頁\總數(shù)二十三頁\編于二十點(diǎn)五、消落帶土壤侵蝕治理措施

工程措施由于三峽水庫消落帶面積廣大，采用工程措施造價(jià)高，效果不理想。植物護(hù)坡措施從生態(tài)環(huán)境保護(hù)和防治效益考慮，植被護(hù)坡方應(yīng)是最佳的治理措施。目前二十一頁\總數(shù)二十三頁\編于二十點(diǎn)

及時(shí)培育抗旱、耐淹的水陸兩棲植物是三峽水庫水土保持和生態(tài)建設(shè)的關(guān)鍵。已有研究表明，狗牙根、香根草，空心蓮子草、荻、牛鞭草和野古草這些草類在三峽庫區(qū)消落區(qū)構(gòu)建中均能發(fā)揮良好的抗侵蝕效能，無論是經(jīng)歷水淹浸泡的蓄水期，還是經(jīng)歷雨水和地表徑流沖蝕的低水位期，都能較好的